مراحل طرح اختلاط

امتیاز کاربران برای این صفحه | امتیاز 4/5 از 5 (از 1204 رای)
امتیاز شما :

طرح اختلاط طی شش مرحله به ترتیب زیر انجام می پذیرد:

تعیین مقاومت متوسط هدف

در این مرحله به مقاومت مشخصه ی بتن (fc) که از سوی طراح سازه اعلام شده است، مقداری تحت عنوان حاشیه ی مقاومت که از روابط ذکر شده بدست می آید افزوده می شود و مجموع آنها با نام مقاومت متوسط 

(fm) مبنای طرح اختلاط بتن قرار می گیرد و انتظار می رود که بتن های ساخته شده نهایتاً دارای مقاومت متوسطی معادل با آن باشند. این مقدار حاشیه مقاومت با توجه به اهمیت سازه و درجه کنترل کیفیت در کارگاه بتن سازی و با رعایت ضوابط آیین نامه ای توسط کارشناسان طراح بتن محاسبه می شود. سپس از رابطه زیر مقاومت متوسط بدست می آید:

                                                                                                           S 645//1 + fc = fm

2. تعیین نسبت آب به سیمان

در این مرحله طی گام های زیر نسبت آب به سیمان، که اساسی ترین پارامتر طرح مخلوط است تعیین
می گردد.

گام ۱: مقاومت فشاری تقریبی بتن ساخته شده را با نسبت آب به سیمان فرضی معادل ۰/۵ و در سن مورد نظر (معمولاً ۲۸ روزه)، برای نوع سیمان و شن مصرفی در ساختمان مربوطه، با استفاده از جدول (1) تعیین می گردد.

جدول 1 مقاومت فشاری تقریبی  بتن ساخته شده با نسبت آب به سیمان ۰/۵

مقاومت فشاری (N/mm2) نوع شن نوع سیمان
سن به روز    
91 28 7 3
48 40 27 18 نشکسته سیمان معمولی یا سیمان ضد سولفات
55 47 33 23 شکسته
53 46 34 25 نشکسته سیمان زودگیر
60 53 40 30 شکسته

گام ۲: نقطه ی متناظر با نسبت آب به سیمان ۰/۵ و مقاومت فشاری تقریبی فوق را بر روی نمودار شکل (۱) مشخص کرده و از آن نقطه یک منحنی مشابه، به موازات سایر منحنی های موجود در شکل مذکور، ترسیم می نماییم.

گام ۳: نقطه ی برخورد منحنی فوق را با خط افقی رسم شده از مقدار مقاومت متوسط هدف پیدا می کنیم و مقدار نظیر نسبت آب به سیمان را برای آن نقطه، بر روی محور افقی شکل، قرائت می نماییم.

گام ۴: مقدار آب به سیمان حاصله را با میزان حداکثر نسبت آب به سیمان که در آیین نامه ی بتن یا مشخصات طرح مقرر شده است، (جدول ۳) مقایسه می کنیم و هر کدام را که کوچکتر باشند، به عنوان نسبت آب به سیمان مخلوط انتخاب می کنیم.

ارتباط مابین مقاومت فشاری و نسبت آب به سیمان مخلوطشکل (۱) ارتباط مابین مقاومت فشاری و نسبت آب به سیمان مخلوط

تذکر ۱: به دلیل اینکه مبنای تمامی جداول و شکل های ارائه شده در این روش مقاومت فشاری نمونه های مکعبی می باشند، اگر مقادیر مقاومت مشخصه، حاشیه ی مقاومت و مقاومت متوسط بر اساس نمونه های استوانه ای تعیین شده باشند، قبل از استفاده از جداول و شکل های این روش، باید با استفاده از جداول (2 تا 5) به نمونه های مکعبی تبدیل شوند.

جدول (2) تبدیل مقاومت مکعبی به استوانه استاندارد و بالعکس

مقاومت فشاری MPa 25 30 35 40 45 50 55
ضریب تبدیل مقومتها 25/1 20/1 17/1 14/1 13/1 11/1 1/1
مقاومت فشاری استوانه استاندارد MPa با توجه به ضریب 25 30 35 40 45 50

جدول (3) ضرائب تبدیل مقاومت آزمونه های مکعبی با آزمونه مکعبی ۱۵۰ میلیمتری

ابعاد آزمونه مکعبی (م.م) 100 150 200 250 300
ضریب تبدیل 05/1 00/1 00/1 95/0 9/0


جدول (4) ضرائب تبدیل مقاومت آزمونه های استوانه ای غیر استاندارد به استاندارد

آزمونه استوانه ای قطر ارتفاع (م.م) 200-100 150-300 200-400 250-500 300-600
ضریب تبدیل 02/1 00/1 97/0 95/0 91/0

جدول (5) ضرائب تبدیل مقاومت نمونه استوانه ای با نسبت ارتفاع به قطر از ۲ به مقاومت نمونه استاندارد

نسبت ارتفاع به قطر استوانه ** 75/1 5/1 25/1 1
ضریب تبدیل 98/0 96/0 93/0 87/0

* وقتی نسبت ارتفاع به قطر کمتر از ۱/۹۴ باشد تصحیح لازم است. ضرائب تبدیل فوری برای بتن هایی با چگالی معمولی و یا بتن های سبک با چگالی ۱۶۰۰ تا ۱۹۲۰ کیلوگرم بر متر مکعب به صورت خشک یا اشباع قابل اعمال است. همچنین مقاومت اسمی نمونه ها باید بین ۱۴ تا ۴۲ مگا پاسکال باشد. در ضمن مدول ارتجاعی و برخی عوامل دیگر در تغییر این ضرائب موثرند و ضرائب جدول فوق مقادیر متوسط محسوب می شوند.

** برای نسبت های ارتفاع به قطر بین ۱ تا ۱/۹۴ می توان با درون یابی ضرائب را بدست آورد. در صورتی که این نسبت بین ۱/۹۴ تا ۲/۱ باشد نیاز به تصحیح وجود ندارد و آزمونه های با نسبت ارتفاع به قطر بیش از ۲/۱ را باید کوتاه نمود تا در محدوده مورد نظر واقع شوند.

تذکر ۲: کل آب موجود در مخلوط بتن شامل دو بخش زیر است:

1. آبی که توسط دانه های سنگی، برای رساندن آنها به وضعیت اشباع با سطح خشک SSD جذب می شود.

2. آب آزاد که صرف انجام عمل هیدراتاسیون و کارایی بتن می گردد. با توجه به این که مقاومت فشاری بتن تابعی از نسبت آب آزاد به سیمان است و میزان آب جذب شده توسط سنگ دانه ها تاثیری بر مقاومت فشاری بتن نخواهد داشت، لذا در این روش منظور از آب همان آب آزاد است و سنگ دانه ها نیز در وضعیت اشباع با سطح خشک فرض می شوند.

3. تعیین مقدار آب آزاد مخلوط

با استفاده از جدول (6) مقدار تقریبی آب آزاد بر حسب کیلوگرم برای یک متر مکعب مخلوط بتن تعیین می گردد. عواملی که در این جدول در نظر گرفته شده اند، شامل میزان اسلامپ مورد نظر، حداکثر قطر سنگ دانه های مصرفی و نوع سنگ دانه ها (شکسته و نشکسته) می باشد.

جدول (6) مقدار تقریبی آب آزاد (کیلوگرم بر متر مکعب) برای سطوح مختلف کارایی

180-60 60-30 30-10 10-0   اسلامپ (mm)
      نوع دانه ها حداکثر قطر دانه
225 205 180 150 نشکسته 10
250 230 205 180 شکسته
195 180 160 135 نشکسته 20
225 210 190 170 شکسته
175 160 140 115 نشکسته 40
205 190 175 155 شکسته

4. محاسبه ی مقدار سیمان

وزن سیمان لازم برای یک متر مکعب مخلوط بتن از رابطه ی زیر محاسبه می شود.

در صورتی که در ضوابط آیین نامه ای یا مشخصات طرح، برای مقدار سیمان مصرفی در شرایط خاص پروژه، مقادیر حداکثر یا حداقل مقرر شده باشد، وزن سیمان محاسبه شده در مرحله ی فوق با آنها مقایسه و سپس انتخاب صورت می گیرد.

5. محاسبه ی وزن کل سنگدانه ها

در این مرحله طی گام های زیر وزن کل سنگدانه های مورد نیاز برای یک متر مکعب مخلوط بتن محاسبه می شود:

گام ۱: وزن مخصوص بتن تازه از شکل (۲) براساس توده ی ویژه ی دانه های سنگی در حالت اشباع با سطح خشک و مقدار آب آزاد تعیین شده در مرحله ی سوم تخمین زده می شود. در صورت در اختیار نداشتن توده ی ویژه ی سنگ دانه ها می توان به طور تقریبی برای مصالح نشکسته عدد ۲/۶ و برای مصالح شکسته عدد ۲/۷ را اختیار نمود.

گام ۲: وزن کل سنگ دانه ها از رابطه ی زیر بدست می آید:

وزن سیمان - وزن آب آزاد - وزن مخصوص بتن تازه = وزن کل سنگ دانه ها

وزن مخصوص تخمینی بتن با تراکم کامل

شکل (۲) وزن مخصوص تخمینی بتن با تراکم کامل

6. تفکیک سنگ دانه های ریز و درشت (ماسه و شن)

گام ۱: ناحیه دانه بندی ماسه را با استفاده از شکل (۳) تعیین می کنیم که حدود دانه بندی ماسه در نواحی ۱ تا ۴ را براساس استاندارد BS 882 نشان می دهد.

گام ۲: درصد ماسه ی مخلوط (سنگدانه ریز) را با استفاده از شکل (۴) با داشتن حداکثر قطر سنگ دانه ها (بیشترین اندازه شن)، میزان اسلامپ، ناحیه ی دانه بندی ماسه و نسبت آب آزاد به سیمان بدست
می آوریم. برای هر ناحیه دانه بندی ماسه، دو مقدار درصد ریزدانه (مقدار بالایی و پایینی ناحیه) به دست می آید که هر عددی می تواند ما بین این دو مقدار انتخاب شود. ولی میانگین آنها به عنوان مقدار متوسط پیشنهاد می گردد.

گام ۳: از روابط زیر وزن شن و ماسه در یک متر مکعب مخلوط بتن بدست می آید:

درصد ماسه × وزن کل سنگدانه ها = وزن ماسه

وزن ماسه - وزن کل سنگدانه ها = وزن شن

حدود دانه بندی در نواحی ۱ تا ۴ براساس ۸۸۲ BS

حدود دانه بندی در نواحی ۱ تا ۴ براساس ۸۸۲ BS

شکل (۳) حدود دانه بندی در نواحی ۱ تا ۴ براساس ۸۸۲ BS

نسبت های پیشنهادی دانه های ریز برای نواحی ۴،۳،۲،۱

نسبت های پیشنهادی دانه های ریز برای نواحی ۴،۳،۲،۱

نسبت های پیشنهادی دانه های ریز برای نواحی ۴،۳،۲،۱

ادامه شکل (۴) نسبت های پیشنهادی دانه های ریز برای نواحی ۴،۳،۲،۱

مثال:

الف: بتنی با مشخصات زیر را طرح کنید:

1. مقاومت فشاری مشخصه ی ۲۸ روزه برای نمونه ی مکعبی برابر با N/mm2 28

2. نوع سیمان: پرتلند معمولی

3. شن و ماسه: از نوع شکسته

4. ناحیه دانه بندی ماسه براساس استاندارد  :BS 882ناحیه ۱

5. حداکثر اندازه ی سنگ دانه ها: mm 20

6. اسلامپ خواسته شده: mm 75

7. حداکثر نسبت آب به سیمان برای شرایط محیطی مورد نظر: ۰/۵

8. مقدار حاشیه ی مقاومت براساس اهمیت سازه ک درجه ی کنترل کیفیت کارگاه و ضوابط آیین نامه: N/mm2 3/9

ب: در صورتی که میزان جذب آب سنگدانه ها جهت رسیدن از حالت کاملاً خشک به حالت اشباع با سطح خشک  SSDبرای شن ۱/۵ درصد و برای ماسه ۲/۵ درصد باشد، مقادیر طرح اختلاط حاصله را برای حالت کاملاً خشک سنگدانه محاسبه نمایید.

1. تعیین مقاومت متوسط هدف

با توجه به اینکه در این مثال مقدار حاشیه مقاومت ۹/۳ مشخص شده است، بنابراین نیازی به محاسبه ی s نمی باشد.

                   N/mm2 3/37 = 3/9 + 28 = fm

2. تعیین نسبت آب به سیمان

گام ۱: از جدول (1) مقاومت فشاری تقریبی بتن برای نسبت فرضی آب به سیمان ۰/۵ با سیمان پرتلند معمولی، شن شکسته و سنگدانه ها ۲۸ روزه برابر با   N/mm247 می باشد.

گام ۲: نقطه ی مربوط به مختصات 5/0 و 47 را بر روی شکل (۱) تعیین و یک منحنی مشابه به موازات بقیه ی منحنی های شکل رسم می کنیم.

گام ۳: با استفاده از منحنی فوق برای N/mm2 3/37 = fm  مقدار نسبت آب به سیمان برابر ۰/۵۹ به دست می آید.

گام ۴: چون نسبت آب به سیمان ۰/۵۹ از حداکثر تعیین شده در مشخصات طرح بیشتر است، لذا نسبت آب به سیمان نهایی مقدار ۰/۵ انتخاب می گردد.

3. تعیین مقدار آب آزاد مخلوط

با استفاده از جدول (6) برای اسلامپ  mm75، حداکثر قطر سنگدانه ها mm 20 و دانه های سنگی از نوع شکسته، بمقدار تقریبی آب آزاد برابر با ۲۲۵ کیلوگرم در متر مکعب خواهد بود.

4. محاسبه ی مقدار سیمان

وزن سیمان لازم برای یک متر مکعب مخلوط بتن از رابطه ی زیر محاسبه می شود.

5. محاسبه ی وزن کل سنگدانه ها

گام ۱: وزن مخصوص بتن تازه با استفاده از شکل (۲) با مقدار آب آزاد kg/m3 225 و توده ی ویژه ی سنگ دانه ها برابر با ۲/۷ برای دانه های شکسته، برآب با  kg/m3 2380 خمین زده می شود.

گام ۲: وزن کل سنگدانه ها عبارت است از:

 Kg/m3 1705 = 450 – 225 – 2380 = وزن کل سنگ دانه ها

6. تفکیک سنگ دانه های ریز و درشت (ماسه و شن)

گام ۱: ناحیه دانه بندی ماسه با استفاده از شکل (۳) در منطقه ۱ قرار دارد.

گام ۲: درصد ماسه با استفاده از شکل (۴) برای حداکثر اندازه ی شن mm 20 اسلامپ mm 75، نسبت آب به سیمان ۰/۵ و برای ماسه ی ناحیه ۱، برای حد بالایی ۵۶% و حد پایینی ۴۶% بدست می آید. لذا حد متوسط آنها، یعنی ۰/۵۱، را انتخاب می کنیم.

 Kg/m3 870 = 51/0 × 1705 = وزن ماسه

 Kg/m3 835 = 870- 1705 = وزن شن

در نتیجه برای ساخت یک متر مکعب بتن مقادیر مصالح مورد نیاز عبارتست از:

Kg/m3 450 = سیمان

Kg/m3 225 = آب آزاد

Kg/m3 870 = ماسه در حالت SSD

Kg/m3 835 = شن در حالت SSD

Kg/m3 2380 = مجموع

ب:

بنابراین مقدار آب جذب شده توسط ماسه برابر با   kg 21 = 849- 870

و مقدار آب جذب شده توسط شن برابر با kg 12 = 823- 835

است. لذا مقدار آب کل مورد نیاز مخلوط در این حالت، که سنگ دانه ها کاملاً خشک در نظر گرفته
می شود، برابر خواهد بود با:

Kg/m3 258 = 12 + 21 + 225 = وزن آب کل
نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1399/06/30
سایر مقالات
ویژگی های ریزساختاری و مکانیزم های پیشنهادی برای انبساط DEF
ویژگی های ریزساختاری و مکانیزم های پیشنهادی برای انبساط DEF
نمونه هایی که دچار DEF شده اند، ریزساختار ویژه ای را پس از انبساط نشان می دهند که در آن مرزهایی به دور ذرات سنگدانه مشاهده می شود که تا حد زیادی با ا...
ادامه مطلب
ویژگیهای بتن SCC
ویژگیهای بتن SCC
آیا همیشه SCC دارای انقباض بیشتر، خزش بیشتر و میزان مدول الاستیسیته پایین تر از بتن معمولی می باشد؟ آیا ویژگی های تازه SCC بر ویژگی سخت شدگی آن تاثیر...
ادامه مطلب
آشنایی با انواع بتن های مورد مصرف در صنعت ساختمان
آشنایی با انواع بتن های مورد مصرف در صنعت ساختمان
یکی از نکات بسیار مهم و ضروری در اجرای سازه بتنی تراکم کامل بتن و جاگیری مناسب آن در قالب است. در این مقاله سعی داریم شما را با این نکات آشنا نماییم....
ادامه مطلب
نحوه اجرای کفپوش اپوکسی
نحوه اجرای کفپوش اپوکسی
کفپوش اپوکسی نوعی کفپوش براق و با دوام بالاست که از آن استفاده‌ های صنعتی و تجاری مختلفی می‌ شود. در این مقاله سعی داریم شما را به نحوه ی ن...
ادامه مطلب

نظرات کاربران

به این صفحه امتیاز دهید
با تشکر امتیاز شما به این صفحه می باشد